Станция открыта 18 декабря 1981 года в составе участка "Площадь Независимости" — "Олимпийская" под именем "Республиканский Стадион". Современное название — с 11 июля 2011 года, связано с расположенным поблизости Национальным Спортивным Комплексом "Олимпийский".

Станция соединена трёхленточным эскалатором с подземным вестибюлем, из которого по подземным переходам можно выйти на Большую Васильковскую улицу, к отелю "Спорт", Олимпийскому стадиону. Выход построен с учетом четкого разграничения движения пассажиров встречных потоков.

Пассажиропоток — 29,1 тыс. человек в сутки (2009 год).

"Олимпийская" — пилонная трёхсводчатая станция глубокого заложения (глубина — 37 метров).

Конструкция станции представляет собой ряд новых решений, впервые использованных в киевском метро — тонкие пилоны сложной формы и раскрытые все проходы на платформы, что особенно важно, учитывая пассажиропотоки во время проведения спортивных мероприятий. Пилоны и путевые стены облицованы серым мрамором и подсвечены небольшими хромированными бра, а потолок сделан ярко-белым. Центральная ось зала подчёркнута рядом круглых хромированных светильников на тонких растяжках. В торце зала размещена композиция в форме олимпийского огня, составленная из красной и синей смальты разных оттенков.